相控阵扫查装置的制作方法

1.本实用新型涉及相控阵扫查领域，尤其涉及一种相控阵扫查装置。


背景技术：

2.相控阵技术因其独有的多角度声束聚焦法则、直线扫查形式和将无形超声化为有形成像等特点而大大提升检测效率、降低漏检率，是传统a超检测技术无法企及的。然而直到今日，相控阵检测技术的普及化程度依然停留在一个待发展的阶段，尤其是在建筑钢结构检测项目中仍首选传统a超，这是为何呢？究其原因，除了目前仍缺乏对相控阵检测灵敏度设定、验收等级评定等重要技术指标进行指示的检测标准外，另一原因就是相控阵检测的扫查工艺要求高，需要辅助扫查装置才能实现高效扫查，从人力、硬件投入上增加的成本远大于传统a超检测。
3.扫查装置的作用是辅助探头沿焊缝长度方向作平行直线或环向运动并使探头在整个移动过程中与焊缝始终保持一个固定的距离。为使探头稳定移动，常规扫查装置的构造以配固定导轨的滚轮推车的形式居多。该类型扫查装置适用于结构形式单一、对称、扫查空间大的对接焊缝构件。故目前，相控阵技术多用于桥面板对接、大直径管道环向对接等焊缝检测项目中。与之相比，建筑钢结构的结构形式就要复杂的多，对于大部分建筑钢结构中的焊缝而言，常规扫查装置并不适用，其局限性主要体现在以下几点：
4.1、建筑钢结构焊缝形式多样，往往一个区域存在多种焊接接头，如最常见的t型焊缝，其扫查面只有一侧且多与地面垂直，滚轮推车扫查装置对此就毫无用处。另外，导轨形状是固定的，如条状导轨只能用于平板焊缝，面对环形焊缝就无法使用。
5.2、建筑钢结构上多有与地面垂直的钢结构面上的焊缝，如上下柱对接焊缝，扫查时扫查装置无法固定。常规滚轮推车扫查装置自重约2kg，靠人为施压难以维持平行焊缝移动。设计者考虑到这点，为对抗引力将滚轮用磁力足以承受装置自重的磁铁制成，虽解决了固定问题却因磁吸力强劲而大大阻碍扫查移动。
6.3、常规滚轮推车扫查装置虽可调节左右滚轮间距，但最小间距受限于探头固定位置，故当母材宽度小于左右滚轮最小间距时，该扫查装置就无法使用。
7.4、建筑钢结构施工现场焊缝的特点是数量多但长度短(一般小于1m)，并且常需来回登高作业。携带沉重的仪器和扫查装置作业并要进行频繁拆卸安装，靠一名检测员无法完成，导致人力成本和安全隐患的增加。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种相控阵扫查装置解决现有技术中扫查装置无法适用建筑钢结构焊缝的缺陷，实现简化结构，轻巧灵便，适用于建筑钢结构焊缝的扫查，提高检测效率。
9.本实用新型提供一种相控阵扫查装置，包括：
10.导轨机构，所述导轨机构沿焊缝的长度方向设置；
11.移控机构，所述移控机构设于所述导轨机构上，所述移控机构可沿所述导轨机构
的长度方向往复移动；
12.扫查机构，所述扫查机构与所述移控机构连接，并与所述移控机构同步移动，所述扫查机构与所述焊缝扫查检测适配。
13.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述导轨机构包括沿所述焊缝的长度方向设置的导轨基体，所述导轨基体设有卡槽，所述卡槽沿所述导轨基体的长度方向设置，所述移控机构可滑动的设于所述卡槽内。
14.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述卡槽的两侧分别设有轮槽，所述轮槽与所述卡槽平行设置，所述轮槽的底面铺设铁片，所述移控机构与所述轮槽行走适配。
15.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述卡槽与所述轮槽之间的所述导轨基体上设有导电条，所述移控机构与所述导电条导电连接。
16.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述移控机构包括控制箱，所述控制箱内设有电机，所述电机的输出端设有移动轮，所述移动轮卡设与所述卡槽内。
17.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述控制箱的底部两侧分别设有前后两对滚轮，所述滚轮与所述轮槽行走适配，且所述滚轮与所述铁片磁吸适配。
18.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述控制箱的底部的所述移动轮和所述滚轮之间设有电刷，所述电刷的第一端与所述导电条接触导电连接，所述电刷的第二端与所述电机导电连接。
19.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述控制箱套设第一固定框，所述第一固定框通过连杆与所述扫查机构连接；所述第一固定框设有沿所述控制箱的周侧设置的滑槽，所述连杆的第一端连接调节旋钮，所述调节旋钮卡设于所述滑槽内，所述调节旋钮可在所述滑槽内滑动及固定。
20.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述扫查机构包括相控阵探头，所述相控阵探头套设第二固定框，所述相控阵探头与所述焊缝扫查适配；
21.所述连杆的第二端与所述第二固定框之间设有施压弹簧并铰接。
22.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，所述导轨机构的底侧设有分断式磁吸条。
23.本实用新型提供的相控阵扫查装置，包括导轨机构，所述导轨机构沿焊缝的长度方向设置；移控机构，所述移控机构设于所述导轨机构上，所述移控机构可沿所述导轨机构的长度方向往复移动；扫查机构，所述扫查机构与所述移控机构连接，并与所述移控机构同步移动，所述扫查机构与所述焊缝扫查检测适配，通过设置导轨机构、移控机构和扫查机构，提高扫查机构扫查稳定性，提高扫查装置适用性，轻量化整体装置，便于携带，安装定位便捷，提高检测效率，降低检测成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型提供的相控阵扫查装置的结构示意图；
26.图2是本实用新型提供的相控阵扫查装置的模拟运行示意图；
27.附图标记：
28.1、导轨基体；2、控制箱；3、相控阵探头；4、滚轮；5、移动轮；6、电刷；7、导电条；8、转轴；9、第一固定框；10、第二固定框；11、调节旋钮；12、连杆；13、磁吸条；14、轮槽；15、卡槽；16、电源箱；17、焊缝。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.下面结合图1至图2描述本实用新型的一种相控阵扫查装置，包括：
31.导轨机构，导轨机构沿焊缝17的长度方向设置；
32.移控机构，移控机构设于导轨机构上，移控机构可沿导轨机构的长度方向往复移动；
33.扫查机构，扫查机构与移控机构连接，并与移控机构同步移动，扫查机构与焊缝17扫查检测适配。可以理解的是，导轨机构用以装设于母材表面，并且沿焊缝17的长度方向设置，实现对移控机构的支撑和导向。移控机构设置于导轨机构上，并可沿导轨机构的长度方向往复移动，也就是说，移控机构可沿焊缝17的长度方向往复移动。扫查机构与移控机构连接，实现移控机构带动扫查机构同步移动，并对焊缝17进行检测扫查。
34.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，导轨机构包括沿焊缝17的长度方向设置的导轨基体1，导轨基体1设有卡槽15，卡槽15沿导轨基体1的长度方向设置，移控机构可滑动的设于卡槽15内。可以理解的是，导轨机构包括导轨基体1，导轨基体1材质应满足质量轻、加工后变形量小、有一定柔韧性且价格适中等条件，又因检测时需在探头扫查位置施加耦合剂(水、化学浆糊等)而需具备防锈防水性能，故考虑采用非金属材料，可通过试验选择合适的人工高分子材料制作。
35.其中，导轨基体1的中间位置设有卡槽15，卡槽15沿导轨基体1的长度方向设置，移控机构可滑动的设于卡槽15内，实现滑动。
36.本实施例中，卡槽15的纵截面呈倒置t型。
37.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，卡槽15的两侧分别设有轮槽14，轮槽14与卡槽15平行设置，移控机构与轮槽14行走适配。可以理解的是，卡槽15的两侧分别设有轮槽14，轮槽14与卡槽15平行设置，即两个轮槽14均沿导轨基体1的长度方向设置。移控机构与轮槽14、卡槽15行走适配。
38.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，卡槽15与轮槽14之间的导轨基体1上设有导电条7，移控机构与导电条7导电连接。可以理解的是，导轨基体1上还设有导电条7，导电条7位于卡槽15与轮槽14之间，也就是说，导电条7沿导轨基体1的长度方向设置两个。移控机构与导电条7导电连接，实现为移控机构输送电能。
39.需要说明的是，为减轻移控机构的重量，将电源箱16设于导轨基体1上，电源箱16通过线缆与导电条7连接，实现电流接通，提供电能。
40.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，移控机构包括控制箱2，控制箱2内设有电机，电机的输出端设有移动轮5，移动轮5卡设与卡槽15内。可以理解的是，移控机构包括控制箱2，控制箱2内设有电机，电机的输出端设有转轴8，转轴8与移动轮5连接，实现电机驱动移动轮5转动。移动轮5卡设于卡槽15内，当本实用新型提供的相控阵扫查装置设在与地面垂直的钢结构面上时，如图2所示，移动轮5作为主动轮与卡槽15的内壁接触，当电机驱动移动轮5转动时，带动移控机构沿卡槽15的长度方向移动。同时，卡槽15可通过移动轮5进行卡位，防止移控机构脱离导轨基体1。
41.需要说明的是，当该扫查装置设在与地面垂直的钢结构面上时，将图2视为主视图；当该扫查装置设在与地面平行的钢结构面上时，将图2视为俯视图。
42.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，控制箱2的底部两侧分别设有滚轮4，滚轮4由控制箱2内电机驱动，并与轮槽14行走适配。可以理解的是，控制箱2的底部两侧分别设有前后两对滚轮4，滚轮4由控制箱2内电机驱动并与轮槽14一一对应，也就是说，滚轮4设于轮槽14内，当本实用新型提供的相控阵扫查装置设在与地面平行的钢结构面上时，如图2所示，滚轮4作为主动轮带动移控机构沿轮槽14的长度方向移动。
43.在一个实施例中，滚轮4具有磁性，轮槽14底面铺设铁片，使滚轮4与轮槽14产生磁吸作用。实现当本实用新型提供的相控阵扫查装置设在与地面垂直的钢结构面上时，如图2所示，移控机构的固定和移动。
44.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，移动轮5和滚轮4之间的控制箱2的底侧设有电刷6，电刷6的第一端与导电条7接触导电连接，电刷6的第二端与电机导电连接。可以理解的是，控制箱2的底侧设有电刷6，电刷6位于移动轮5和滚轮4之间，也就是说，电刷6设置两个，与导电条7一一对应。电刷6的第一端与导电条7接触导电连接，电刷6的第二端与电机电连接，实现电源箱16与电机之间的电流接通，为电机提供电源。
45.在一个实施例中，控制箱2内设有控制器，控制器负责接收无线信号并与电机连接，实现对电机正反转的控制，进而实现驱动滚轮4、移动轮5的往复移动。
46.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，控制箱2套设第一固定框9，第一固定框9通过连杆12与扫查机构连接；第一固定框9设有沿控制箱2的周侧设置的滑槽，连杆12的第一端连接调节旋钮11，调节旋钮11卡设于滑槽内，调节旋钮11可在滑槽内滑动及固定。可以理解的是，控制箱2的水平周侧套设第一固定框9，第一固定框9通过连杆12与扫查机构连接，实现带动扫查机构沿导轨基体1的长度方向同步移动。第一固定框9设有沿控制箱2的周侧设置的滑槽，连杆12的第一端连接调节旋钮11，调节旋钮11卡设于滑槽内，调节旋钮11可在滑槽内滑动及固定，也就是说，调节旋钮11和连杆12对应设置两个，通过操作调节旋钮11，实现对连杆12的第一端在滑槽内的移动调节，进而通过连杆12实现对扫查机构在靠近或远离控制箱2的方向移动，进而调节扫查机构相对焊缝17的距离。
47.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，扫查机构包括相控阵探头3，相控阵探头3套设第二固定框，并与焊缝17扫查适配；
48.连杆12与第二固定框10之间设有施压弹簧并铰接。可以理解的是，扫查机构包括相控阵探头3，相控阵探头3套设第二固定框10并放置于母材表面，相控阵探头3用以对焊缝
扫查检测。
49.进一步地，连杆12的第二端与第二固定框10之间设施压弹簧并铰接，施压弹簧给与相控阵探头3一定的垂直作用力，使相控阵探头3底面与母材保持接触。
50.根据本实用新型提供的一种相控阵扫查装置，导轨机构的底侧设有分断式磁吸条13。可以理解的是，导轨基体1的底侧设有分断式磁吸条13，实现导轨基体1吸附于母材表面。分断式磁体，可在导轨基体1定位确认后再固定，减少安装误差且便于拆卸。
51.本实用新型提供的相控阵扫查装置的操作步骤如下：
52.检测前首先根据仪器提示声束覆盖范围确定相控阵探头3前沿至被检焊缝17中心距离，如图2中l1，以此为依据确定导轨基体1上沿至焊缝17中心距离，如图2中l2，经二点定位后将导轨基体1吸附于母材表面；
53.通过第一固定框9、第二固定框10和连杆12，实现控制箱2、相控阵探头3的装配，将移动轮5插入卡槽15内，此时滚轮4亦进入对应轮槽14内并吸附，使控制箱2固定，同时，电刷6对应与导电条7接触，实现电机与电源箱16的对应导电连接；
54.第一固定框9设有滑槽，用调节旋钮11调节相控阵探头3前沿至焊缝17l1距离处；
55.电机驱动滚轮4转动并通过转轴8驱动移动轮5转动，实现扫查检测作业。
56.需要说明的是，本实用新型相控阵扫查装置具备电动扫查功能，可实现探头按规定的速度作匀速移动从而一次完成扫查，提高数据采集稳定性和检测效率。电动模式配设手持式遥控器，遥控器可制作为附件形式安装在相控阵仪器上，方便检测人员持仪器作业时操控；更可在控制箱2内配置蓝牙发射器与检测人员手机配对，检测人员通过遥控器或手机软件向控制箱2发出指令控制电机转向以实现探头的左右直线扫查动作。当然，相控阵探头3的扫查速度须有严格控制，可切换人工控制和按一定速度自动匀速移动两种模式以保证数据采集质量。
57.在扫查区域足够(如图1)的情况下，平板对接、角接焊缝均可直接安装本实用新型提供的相控阵扫查装置进行扫查；对扫查区域宽度较短造成导轨基体1无法放置的情况可在母材边缘沿焊缝长度方向增设与母材厚度相近的平板补偿，将导轨基体1整体置于平板上，通过距离调节旋钮11延伸探头至母材上进行扫查。当希望为对接焊缝作双探头“对扫”时，可在焊缝两侧同时设置一套本实用新型提供的相控阵扫查装置后通过连接信号线或蓝牙配对，实现一个遥控器控制两台设备形成联动。检测管对接环缝时，当卡槽15内的移动轮5受管材曲率限制存在卡阻可能时，可将移动轮5卸除，此时可改为手动模式，利用滚轮4手动推动移控机构沿轮槽14移动进行扫查。
58.雨天若无防雨措施不得使用本实用新型提供的相控阵扫查装置。
59.本实用新型提供的相控阵扫查装置的多用途性主要体现如下：
60.适用于大直径管道环向对接焊缝，利用导轨基体1材质具有柔韧性的特性，可在一定曲率范围内弯曲基体后吸附在管材上。
61.适用于垂直于地面的钢结构面上的焊缝，当本实用新型提供的相控阵扫查装置设在与地面垂直的钢结构面上对焊缝扫查时，移动轮5和转轴8不但能防止控制箱2与导轨基体1分离掉落，更是担当主驱动轮的作用。
62.适用于各种长度的焊缝，在导轨基体1的端部设连接扣件，可实现导轨基体之间的拼接以适用于如钢梁钢柱主焊缝、大直径管件对接等长度较长的焊缝形式。当被检焊缝较
短时，仅使用单个导轨基体即可实现100％扫查。
63.适用于多种式样钢构件，当施工现场同一区域存在平板、角接、环形等多种式样的钢构件时，本实用新型相控阵扫查装置可直接用于不同式样构件上，无需携带不同类型装置和导轨作频繁更换。
64.适用于处于危险区域的钢构件，当对施工现场一些处于危险区域或狭窄空间的焊缝进行检测时，检测人员可在本实用新型相控阵扫查装置安装完成后延长相控阵探头3数据线并撤至安全区域通过遥控探头移动，通过观察显示屏完成检测。
65.本实用新型提供的相控阵扫查装置在制造中的注意事项如下：
66.导轨基体1的厚度在保证装置整体使用性能的前提下应尽量薄，一方面可减轻其自重便于携带，另一方面可以此提高导轨基体的柔韧性，使其适用于更多曲率规格的管材构件。
67.在保证质量的前提下，应尽可能减轻移控机构的重量。主要是针对本实用新型提供的相控阵扫查装置设在与地面垂直的钢结构面上对焊缝进行扫查时的情况。为对抗引力，滚轮4的磁力仍需承受控制箱2和相控阵探头3的重量，控制箱2整体重量越轻，一方面可避免滚轮4选材时使用磁性太强的磁铁，以防驱动受阻；另一方面，可降低由控制箱2重量对导轨基体1表面所产生的拉力，防止导轨基体1厚度方向受拉变形。
68.轮槽14和卡槽15的开设应根据滚轮4、移动轮5的尺寸预设一定余量，以防止导轨基体材料因环境温度变化或高频率使用后产生微变形而造成滚轮4、移动轮5位移受阻。
69.与电刷6接触的导电条7条应选用不锈钢材质，防止生锈影响导电。电刷6易磨损，应便于拆装更换。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。